Ибн Сина говорил: «Всё есть яд, и всё есть лекарство, и только доза опреде­ляет, исцеление будет принесено или смерть». Любые, даже привычные ве­щества при неумелом их использова­нии могут нанести непоправимый вред здоровью. Например, всем из­вестный столовый уксус — это не что иное, как 10-процентный водный раствор уксусной кислоты. Уксус служит приправой к блюдам, он нужен при приготовлении маринадов и консервов. В небольших количест­вах он безвреден. Но если вместо сто­лового уксуса воспользоваться эс­сенцией — 80-процентной уксусной кислотой, то последствия будут весь­ма печальными: сильнейший кислот­ный ожог пищевода.

Чтобы избежать подобных непри­ятностей, следуйте правилам техники безопасности.

Внимательно читайте этикетки на упаковках.

Не пробуйте на вкус вещества, за исключением тех, что предназначены в пищу.

Для опытов надо иметь специаль­ные ёмкости. Нельзя проводить опы­ты в посуде, из которой едят!

Всю химическую посуду храните отдельно от пищевой и мойте сразу после окончания опыта, поскольку остатки веществ могут исказить ре­зультаты следующего эксперимента. Чтобы смыть всё, что осело на стен­ках, используйте специальные ёрши­ки либо ватку, намотанную на медную проволоку.

Ни в коем случае нельзя выливать не смешивающиеся с водой раствори­тели в раковину, так как они могут разъесть пластмассовые трубы. Заведи­те для них закрывающуюся банку и выносите её на помойку.

Старайтесь, чтобы реактивы не по­падали на кожу. Особенно берегите глаза. Если вы носите очки, не сни­майте их во время опытов.

Вещества, попавшие на кожу или в глаза, смывайте холодной водой.

Помните, что многие химические реактивы способны испортить ме­бель. Во время экспериментов ис­пользуйте клеёнку или металличе­скую пластину. Подойдёт также и отслужившая своё сковорода.

Иногда свойства полученного соеди­нения сильно зависят от условий его синтеза. Вот пример. Любая попытка получить сульфид хрома Cr₂S₃ из вод­ного раствора обречена на неудачу: образующееся вещество легко разла­гается водой с выпадением осадка гидроксида хрома и выделением боль­шого количества сероводорода:

2CrCl₃+3Na₂S+6H₂O=2Cr(OH)₃¯+6NaCl+3H₂S­.

Однако если в кварцевую трубку поместить несколько граммов порош­ка безводного хлорида хрома, над ко­торым пропустить ток сухого сероводо­рода, постепенно повышая температуру до 600 °С, образуется сульфид хрома Cr₂S₃ в виде чёрных кристаллов с метал­лическим блеском:

2CrCl₃+3H₂S®^t°Cr₂S₃+6HCl.

При горении, как это ни странно, не всегда возникает пла­мя. Например, если порошок какого-либо тугоплавкого ме­талла (циркония, гафния, ниобия и др.), смешанный с уголь­ной сажей поджечь с краю, то вскоре за счёт выделяющейся теплоты реакция горения распространится по всему объё­му смеси. Однако пламени не будет, так как в результате реакции не образуется летучих веществ, а единственный её про­дукт — карбид тугоплавкого металла (например, NbC).

В соединении YBa₂Cu₃O₇ содержатся атомы меди в двух степенях окисления: Cu⁺², находящиеся в центре квадрат­ных пирамид [CuО₅], и Cu⁺³, располо­женные в плоско-квадратном окруже­нии из атомов кислорода [CuО₄].

Считается, что сверхпроводящие свойства купрата бария-иттрия при температуре ниже -180 °С обусловле­ны перекрыванием Зd-орбиталей атомов меди и 2р-орбиталеи атомов кис­лорода с образованием протяжённых зон проводимости.

В наше время большое значение уделя­ется синтезу соединений с практически важными свойствами. Примером тако­го вещества могут служить фиолетово-пурпурные кристаллы гексаборида лан­тана LaB₆. Они весьма термостойки (t_пл=2740 °С), обладают высокой твёр­достью, а при нагреве легко испускают электроны. Именно поэтому LaB₆ нача­ли использовать в катодах электронно­лучевых трубок — элементах дисплеев и телевизоров. Катод посылает «элек­тронный луч», который, попадая на эк­ран, и создаёт изображение. Явление носит название термоэлектронной эмиссии. У кристалла гексаборида лан­тана она происходит при температуре значительно более низкой, чем у обыч­но применяемых материалов, таких, как паста из оксида бария, нанесённая на вольфрамовую нить.

Каких свойств веществ чаще всего хотят добиться химики-неорганики? В большинстве случаев — экстремаль­ных. Вспомним, что львиная доля про­цессов с участием органических со­единений (за исключением, может быть, полимеров), протекает в услови­ях, близких к биологическим, — в очень ограниченном интервале темпе­ратур и давлений. Многие органиче­ские вещества не выдерживают тем­ператур выше 200—300 °С и давлений больше нескольких сот атмосфер — дальше происходит разложение. А если нужен материал, работающий в жёстких условиях, за дело берётся неорганическая химия.

Самый лёгкий элемент — водород; его атомный номер 1, заряд ядра +1, мень­ше не бывает, потому вопрос о сущест­вовании более лёгких элементов отпа­дает сам собой. А как обстоят дела с нижней границей периодической сис­темы? Да и есть ли она?

Элемент № 103 — лоуренсий (Lr), синтезированный в начале 60-х гг. XX в., заполнил последнюю клетку в ряду актинидов. Для получения более тяжёлых элементов в подмосковном городе Дубне был создан уникальный ускоритель тяжёлых ионов. В 1968— 1969 гг. с его помощью при облуче­нии ионами неона-22 мишени, содер­жащей плутоний, удалось получить элемент № 104: ²⁴²₉₄Pu+²²₁₀Ne®²⁵⁹104+5¹₀n, впоследствии названный резерфордием (Rf). Одновременно он был синтезирован и американскими ис­следователями. Элемент № 104 — первый химический трансурановый элемент, не относящийся к семейст­ву актинидов; свойства его соедине­ний резко отличаются от свойств соединений актинидов.

В 1970 г. в Дубне под руководством Г. Н. Флёрова и в США под руководст­вом А. Гиорсо были получены первые атомы элемента № 105, которому да­ли название «дубний» (Db).

Путём бомбардировки урана-238 нейтронами или ядрами лёгких ато­мов в 40—50-х гг. XX в. удалось синтезировать многие трансурановые элементы.

Большая заслуга в этом принадле­жит профессорам Калифорнийского университета Гленну Теодору Сиборгу (1912—1999) и Эдвину Маттисону Макмиллану (1907—1991), удостоен­ным в 1951 г. Нобелевской премии по химии.

Первые трансурановые элемен­ты — нептуний (Np, в честь планеты Нептун) и плутоний (Pu, в честь пла­неты Плутон) образуются при b-распаде ядер урана. Для синтеза следую­щего элемента (№ 95) потребовалось использование более мощных потоков нейтронов, которыми бомбардирова­ли ядра нуклида ²³⁹Pu. Этот элемент получил название «америций» (Am).

Элементы с порядковыми номерами 99 и 100 были открыты в ноябре 1952 г., когда американцы осуществили термоядерный взрыв на коралло­вом острове Бикини в южной части Тихого океана. В результате взрыва возникло радиоактивное облако диаметром примерно 200 км. В эпицентр были направлены беспилотные радиоуправляемые самолёты. Полученные с них данные указывали на то, что часть атомов урана, входившего в состав термоядерного устройства, захватили до 17 нейтронов. Радиоактивный рас­пад образовавшихся при этом сверхтяжёлых изотопов урана последова­тельно порождал трансурановые элементы, вплоть до элементов с поряд­ковыми номерами 99 и 100. Чтобы выделить возможно большее их количество, исследователям пришлось переработать тонны кораллов, со­бранных в районе взрыва. Впоследствии эти элементы удалось получить и в ядерном реакторе. Они были названы эйнштейнием (Es) и фермием (Fm).

Вторую сотню химических элементов в таблице Менделеева открывает эле­мент, названный в честь её создателя. Увлекательную и захватывающую исто­рию открытия 101-го элемента расска­зали Альфред Гиорсо, Беруэлл Харви, Грегори Чоппин и Стенли Томпсон — сотрудники Гленна Сиборга, получив­шего в 1951 г. Нобелевскую премию за изучение химических свойств трансура­новых элементов.

«Новый элемент — менделевий был получен путём бомбардировки эйнштей­ния, 99-го элемента, ядрами гелия. Ядер­ная реакция предельно проста: ²⁵³₉₉Es+⁴₂He ®²⁵⁶₁₀₁Md+¹₀n. Мы осуществили её в циклотроне, где пучок ядер гелия уда­ряется о небольшую мишень. Мишень — это кусочек очень тонкой золотой фоль­ги, на заднюю поверхность которой нанесён электролитическим способом неразличимый простым глазом слой эйн­штейния — не более, чем несколько мил­лиардов атомов. Если некоторые атомы эйнштейния превратятся в результате бомбардировки в менделевий, то они должны покинуть мишень, будучи выби­ты из неё при соударении с ядрами ге­лия. Позади мишени расположена ещё одна золотая фольга, которая захваты­вает атомы нового элемента, как только они вылетают из мишени. Ядра гелия, об­ладающие большой скоростью, были по­лучены  на старом полутораметровом циклотроне, расположенном на спортив­ной площадке Калифорнийского универ­ситета в Беркли. Если позволить мощно­му потоку ядер гелия пройти мимо мишени и вырваться наружу, в воздух, то его можно увидеть — это узкий голубой пучок света. Его даже можно сфото­графировать через полутораметровый слой воды, который служит смотровым окном, ведущим в помещение, где распо­ложен циклотрон. Это и есть тот самый пучок, который падает на мишень и, при­бавляя два протона гелия к 99 протонам эйнштейния, превращает последний в менделевий.

Большие надежды как на перспективное ядерное топливо в своё время воз­лагались на изотоп калифорния ²⁵¹Cf, который по ядерным свойствам бли­зок урану-235. Однако практический интерес к нему остыл после того, как была определена критическая масса этого изотопа: она составляет всего... 10 г. Мощность происходящего при такой массе миниатюрного ядерного взрыва может быть использована лишь в специальных пулях или снарядах.

Природный уран представляет собой смесь трёх изотопов: ²³⁵U (0,72%), ²³⁸U (99,274%) и ²³⁴U (0,006%). Для нужд ядерной техники часто необхо­дим уран, обогащённый изотопом ²³⁵U.

 

Урановая руда и оксид ypaнa(IV).

Это ставит перед исследовате­лями нелёгкую задачу разделения изотопов. В промышленности наи­большее распространение приобрёл газодиффузионный метод, осно­ванный на неодинаковой скорости диффузии (проникновения) частиц с различной массой через пористую перегородку — мембрану. Для выде­ления изотопа ²³⁵U весь металл пере­водят во фторид UF₆ — легколетучее кристаллическое вещество. Процесс разделения повторяют многократно с помощью специального каскада с большим числом ячеек, содержащих пористые перегородки. Для обогаще­ния урана изотопом 235 от исходно­го его содержания в природной сме­си до 95% требуется каскад в 5 тыс. ступеней.